磨石沖渣場選址分析及水土保持設(shè)計

陳思詩 吳學(xué)義

摘要：介紹了磨石沖渣場的基本情況，提出了渣場布設(shè)原則，針對水庫項目在開發(fā)建設(shè)中產(chǎn)生的棄渣情況， 從水保角度分析棄渣場選址的合理性， 并根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦?、水文及氣候特征?采取了經(jīng)濟技術(shù)合理可行的水保設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：棄渣場 選址分析 水土保持設(shè)計

1、磨石沖渣場概況

磨石沖渣場為興仁市陳家田水庫棄渣場，渣場位于水庫左岸磨石沖鄰谷上游右支溝內(nèi)，距離壩址直線距離約1.3km。槽谷擋渣壩以上集雨面積0.15km2，該渣場槽谷全長約720m，擋渣壩以下河床綜合比降為9.7%。棄渣總量14.41萬m3，棄渣堆放后，在渣場上游形成29米的陡坡。磨石沖村寨位于渣場下游，渣場堆渣坡腳底邊距離村寨約400m，存在一定的安全風(fēng)險。水土保持工程設(shè)計中渣場的安全穩(wěn)定要求應(yīng)高于經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，提高工程措施的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以最大限度的保障下游人民群眾生命財產(chǎn)安全。

2、棄渣場選址要求

主要應(yīng)遵循以下原則：

①科學(xué)布局、少占耕地、就近堆放節(jié)省投資。盡量靠近主體工程布置，減少運距，近堆放和集中堆放相結(jié)合;盡可能減少占地，保護(hù)耕地，盡量占用荒溝、荒灘、裸地、空閑地。

②充分調(diào)研、科學(xué)比選，確保工程本身穩(wěn)定安全。盡量選擇工程地質(zhì)和水文地質(zhì)相對簡單，避開潛在危害大的泥石流、滑坡等不良地質(zhì)地段布置棄渣場，確保整體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

③全面論證、統(tǒng)籌兼顧，保證人民群眾生命財產(chǎn)安全及防洪安全。根據(jù)《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》（GB51018-2014）中12.2.2條棄渣場選址的約束性規(guī)定，嚴(yán)禁在對重要基礎(chǔ)設(shè)施、人民群眾財產(chǎn)安全和行洪安全有重大影響的區(qū)域布設(shè)棄渣場。

④超前籌劃， 保護(hù)環(huán)境，兼顧運行。注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)， 堅持水土保持與環(huán)境綠化美化相結(jié)合、治理和開發(fā)相結(jié)合的原則，在渣場設(shè)計時必須考慮后期的植被恢復(fù)、復(fù)墾造田等可行方案，并預(yù)留土源進(jìn)行覆蓋。

3、磨石沖渣場選址分析

根據(jù)棄渣場的選址原則，最終選擇在磨石沖村寨上游沖溝布置棄渣場。棄渣場為一槽谷地形，槽谷方向為SE轉(zhuǎn)向，高程為1530m～1600m，槽谷底部地形坡度為4°～10°，尾部地形變陡，坡度為20°～40°，兩岸地形坡度30°～50°;場區(qū)谷底大部分為耕地，上部靠山脊一帶為林地;覆蓋層厚0～5m，地層巖性為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第一段第一層（T1f1）泥質(zhì)粉砂巖、泥巖;經(jīng)地表調(diào)查，場區(qū)無大型構(gòu)造通過，巖層呈單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀230～240°∠5～10°，區(qū)內(nèi)巖體巖溶不發(fā)育，地下水以基巖裂隙水為主，埋藏較深;場區(qū)巖體強風(fēng)化深度5～10m，區(qū)內(nèi)未見崩塌、滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，從地質(zhì)角度選址是安全穩(wěn)定的。

但根據(jù)現(xiàn)場踏勘及航拍地形圖可知，渣場位于磨石沖村寨上游，存在一定的安全隱患。根據(jù)地質(zhì)專業(yè)對渣場選址的分析“該渣場槽谷全長約720m，為磨石沖溪溝右岸支溝，槽谷擋渣壩以上集雨面積0.15km2，擋渣壩以下河床綜合比降為9.7%，棄渣場溝底、坡面及周邊設(shè)有排水設(shè)施，因此，棄渣場發(fā)生泥石流的可能性小。

同時，根據(jù)水土保持設(shè)計相關(guān)規(guī)定并參考《有色金屬礦山排土場設(shè)計規(guī)范》（GBGB50421-2007）中關(guān)于排土場安全防護(hù)距離的規(guī)定，棄渣場與重要基礎(chǔ)設(shè)施之間應(yīng)留有安全防護(hù)距離“距離下游水利水電樞紐生活管理區(qū)、居住區(qū)、城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)等重要設(shè)施安全防護(hù)距離需大于2倍堆渣高度”，磨石沖渣場堆渣坡腳底部邊線距離村寨約400m，大于渣場安全防護(hù)距離（最小安全防護(hù)間距2H=68m），滿足安全防護(hù)距離的規(guī)定。

綜上，磨石沖渣場選址雖然存在一定的安全影響，通過實施完善的渣場攔擋措施、斜坡防護(hù)措施和截排水措施，該選址可滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范對棄渣場的選擇要求。

4、水土保持措施設(shè)計

（一）基本情況

本工程的渣場類型為溝道型，堆渣位置為溝道上部，占地面積約為2.20hm2，本渣場庫容19.09萬m3，設(shè)計松散堆渣量14.41萬m3（松散方），最大堆渣高度29m。用地主要為坡耕地、有林地，無基巖出露，上游集雨面積0.150km2，堆渣線以上坡面分布多為坡耕地、有林地，經(jīng)查，徑流系數(shù)取為0.70。棄渣場為一槽谷地形，槽谷方向為SE轉(zhuǎn)向，高程為1530m～1600m，槽谷底部地形坡度為4°～10°，尾部地形變陡，坡度為20°～40°，兩岸地形坡度30°～50°;場區(qū)谷底大部分為耕地，上部靠山脊一帶為林地;覆蓋層厚0～5m，地層巖性為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第一段第一層（T1f1）泥質(zhì)粉砂巖、泥巖;經(jīng)地表調(diào)查，場區(qū)無大型構(gòu)造通過，巖層呈單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀230～240°∠5～10°，區(qū)內(nèi)巖體巖溶不發(fā)育，地下水以基巖裂隙水為主，埋藏較深;場區(qū)巖體強風(fēng)化深度5～10m，區(qū)內(nèi)未見崩塌、滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。

（二）工程級別及防洪標(biāo)準(zhǔn)

本工程渣場級別為4級，攔渣壩工程建筑級別為4級，截水溝建筑物級別為3級，防洪標(biāo)準(zhǔn)為30 年一遇設(shè)計，50年一遇校核。

（三）水土保持措施設(shè)計

擋渣墻：擋渣墻采用重力式M7.5漿砌塊石擋渣墻，參照《開發(fā)建設(shè)項目水土保持技術(shù)規(guī)范》、《水工設(shè)計手冊》并類比其他工程，選擇各計算參數(shù)如下：漿砌石擋渣墻墻體的容重γ砌=23kN/m3（約2.3t/m3）;墻后填渣土后的內(nèi)摩擦角φ=30°～35°（根據(jù)水工設(shè)計手冊[第一卷]土的抗剪強度實驗數(shù)據(jù)，類比疏松砂礫石土類的內(nèi)摩擦角，取值范圍32°～36°）;墻后填料容重取17～19 kN/m3，墻底摩擦系數(shù)取0.50，渣體容重γ=18kN/m3;墻背與鉛垂面夾角ε=0°。抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Kc（>1.20），抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)K0（>1.40）。擋墻斷面尺寸：墻頂寬1.5m？底寬5m？墻高9m？外坡 1∶0.3。經(jīng)驗算，該擋墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Kc，抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)K0，滿足規(guī)范對設(shè)的要求。

截排水溝設(shè)計：①截水溝：沿棄渣場周邊修建截水溝，并將坡面匯水引入下游沖溝，截水溝長664.3m，均設(shè)計斷面為梯形斷面。溝道比降為i=2.0%，結(jié)構(gòu)形式采用M7.5水泥砂漿砌塊石，M10水泥砂漿抹面勾縫，糙率n=0.025。防洪標(biāo)準(zhǔn)為30 年一遇設(shè)計，50年一遇校核。經(jīng)計算確定截水溝斷面為頂寬1.0m、底寬0.8m、深0.8m的梯形斷面;②馬道排水溝：沿棄渣場棄渣表面各級放坡設(shè)一條馬道排水溝，出水口端連接渣場截水溝，對渣場坡面徑流集中引入截水溝;③排水盲溝：沿堆渣底部設(shè)置排水盲溝，盲溝內(nèi)采用100-200mm塊石堆砌，頂部采用碎石回填，排除渣場內(nèi)部積水。

護(hù)坡設(shè)計：棄渣場堆渣坡面設(shè)計坡度為1∶2 在堆渣完成后，在收坡的地方布置護(hù)坡工程，采用用C15混凝土框格護(hù)坡，框格內(nèi)覆土、撒播草籽，恢復(fù)植被。當(dāng)棄渣場的堆渣達(dá)到最終設(shè)計高程后， 對渣場坡面及頂面進(jìn)行覆土整治撒播草籽， 草種選擇常綠、耐旱、根系橫向發(fā)育強的極易生長的白三葉及早熟禾。另在臨路坡面種植藤本植物。

5、結(jié)束語

磨石沖渣場選址因受地形和基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)劃定范圍的限制，存在一定的安全隱患。在遵循全面論證、統(tǒng)籌兼顧的原則下， 經(jīng)充分論證，保留選址方案并提高棄渣的防護(hù)設(shè)計等別，在最大限度保障人民群眾生命財產(chǎn)安全的前提下，通過實施完善的渣場攔擋措施、斜坡防護(hù)措施和截排水措施， 不但防治了水土流失、保護(hù)地區(qū)環(huán)境， 同時也體現(xiàn)了社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。